（供稿 物电院）近期，在国家自然科学基金创新群体研究项目“人工量子杂化体系物理前沿问题”的资助下，我校金锐博教授及其合作者等在量子精密测量领域取得新进展，提出了“样品半插入型量子干涉仪”。相关成果以“Sample-half-inserted quantum interferometer”为题发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

透明样品厚度测量是量子精密测量研究的重要课题。Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉仪是量子光学中展示光子聚束效应的关键器件。传统的HOM干涉仪虽能实现纳米级厚度和阿秒级延迟时间的测量精度，但单次测量Fisher信息较小，需重复数万次才能达到阿秒精度，效率极低。

研究团队提出了一种样品半插入型HOM（SHOM）干涉仪，即只让一半的光子通过样本，另外一半沿原路通过。这种巧妙地结构设计能够产生“凹陷-凸起-凹陷”型的干涉条纹，可将Fisher信息提高五个数量级，从而显著减少测量次数，快速实现高精度测量。研究团队在实验上使用了O(10⁷)个光子，达到的平均精度为4.09 纳米（13.63 阿秒），平均准确度为1.22 纳米（4.07阿秒）。与之前报道的HOM方案相比，光子数减少了四个数量级，重复试验次数减少了约175倍。

此外，在之前的研究中，“凹陷-凸起-凹陷”型干涉条纹的中间结构，往往被视为一个不好的干扰信号，而此工作将其转化为有用的测量资源。在未来，这种样品半插入型的技术方案也可作为一种通用方案，扩展至其他干涉仪。此研究为量子光学相干层析、微尺度制造中的表面轮廓成像、以及光学镀膜与半导体工艺中的薄膜厚度在线监控的应用打通了一条富有吸引力的新途径。

我校为此论文的第一通讯单位。论文共同第一作者为研究生李伟、谢涛、罗宇航，共同通讯作者为景辉教授、美国路易斯安娜州立大学的由成龙教授和金锐博教授。该工作得到了国家自然科学基金创新群体研究项目、面上项目、国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目、湖南省重大科技攻关 “揭榜挂帅” 制项目、湖南省科技创新领军人才项目等项目的支持。

DOI 链接：https://doi.org/10.1103/hldy-gmnn 

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/hldy-gmnn

编辑：肖漪 梁紫凝

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审核：马铁泉

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